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2008年, 第25卷, 第6期
刊出日期：2008-11-25 上一期    下一期
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节块内嵌离散纵标(SN)方法的算法研究及程序开发 司胜义 2008, 25(6): 631-640.  摘要 ( )   PDF(673KB) ( )   介绍节块内嵌离散纵标(SN)方法求解三维堆芯中子输运/扩散方程的算法框架.在基于扩散理论的三维粗网节块展开方法(NEM)的算法体系中,用基于输运理论的径向二维细网节块离散纵标方法(NDOM)的内迭代过程,替代节块展开方法(NEM)内迭代的径向求解过程.该算法充分考虑了核电厂反应堆堆芯的三维结构特点,另一方面,也充分利用了已经成熟的三维粗网节块展开方法(NEM)和二维离散纵标方法(SN)的研究成果,同时有效避免了利用离散纵标方法(SN)求解三维中子输运方程所面临的计算内存和计算时间的瓶颈问题.编制开发二维多群节块离散纵标方法(NDOM)模块程序NSNM和三维多群节块展开方法(NEM)模块程序MGNEM,并以此为基础编制开发节块内嵌SN方法的模块程序HANWIND;其中,NSNM为HANWIND求解两维问题的功能模块.针对OECD/NEA-2D C5G7MOX基准问题以及两环路核电厂三维堆芯的数值验算结果表明,节块内嵌SN方法的算法开发及程序编制有效、切实可行.

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ENO守恒插值(重映)方法及其在流体计算中的应用 王永健, 赵宁, 王春武, 王东红 2008, 25(6): 641-648.  摘要 ( )   PDF(410KB) ( )   在ENO(Essentially Non-oscillatory)守恒插值方法的基础上,分析和研究现今流体力学计算中涉及的几类网格技术:重叠网格技术、自适应加密技术和运动网格技术.基于ENO插值多项式构造的重映方法具有良好的守恒性,可以有效保证数据传递中物理量的总体守恒.提出该类守恒插值方法在以上几种网格技术中的一些应用前景,并给出一些数值算例.

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限制加性许瓦兹预条件的变形及其在二维三温能量方程中的应用 曹艳华, 刘兴平, 谷同祥 2008, 25(6): 649-658.  摘要 ( )   PDF(480KB) ( )   给出标准限制加性许瓦兹预条件的变形,并应用当前流行的Newton-Krylov-Schwarz方法,结合该预条件子,求解由二维三温能量方程离散得到的非线性代数方程组,减少收敛所需要的迭代次数和所需的CPU时间.数值实验表明,该方法比标准限制加性许瓦兹预条件方法收敛所需要的迭代次数和CPU时间要少.

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求解Navier-Stokes方程组的组合紧致迎风格式 梁贤, 田振夫 2008, 25(6): 659-667.  摘要 ( )   PDF(428KB) ( )   给出一种新的至少有四阶精度的组合紧致迎风(CCU)格式,该格式有较高的逼近解率,利用该组合迎风格式,提出一种新的适合于在交错网格系统下求解Navier-Stokes方程组的高精度紧致差分投影算法.用组合紧致迎风格式离散对流项,粘性项、压力梯度项以及压力Poisson方程均采用四阶对称型紧致差分格式逼近,算法的整体精度不低于四阶.通过对Taylor涡列、对流占优扩散问题和双周期双剪切层流动问题的计算表明,该算法适合于对复杂流体流动问题的数值模拟.

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曲率与运动界面发展 刘学哲, 沈智军, 岳晶岩 2008, 25(6): 668-672.  摘要 ( )   PDF(245KB) ( )   对界面传播速度依赖于曲率的界面发展问题进行研究,传播速度包括法向和切向,并且,在界面传播过程中全变差的变化仅依赖在曲率为零处的法向速度对曲率的导数,切向速度对全变差的变化没有影响.

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块三对角线性方程组不完全分解预条件的一种一维区域分解并行化方法 吴建平, 宋君强, 李晓梅 2008, 25(6): 673-682.  摘要 ( )   PDF(479KB) ( )   对块三对角线性方程组,不完全分解是最有效的预条件之一,但它本质上是一个串行计算过程,难以有效并行化.基于一维重叠区域分解,对局部不完全分解得到的上、下三角因子分别各自进行组合,构造一类全局的并行不完全分解型预条件.在具体实现时,给出两种具体途径,其中一种基于所有重叠部分对应分量的交换.之后,在仔细对其中的计算过程进行分析的基础上,给出一种只需要一条网格线上分量通信的实现算法,大大减少了通信量,且通信不随重叠度的增加而增加.这种并行化方法可以应用于块三对角线性方程组的任何不完全分解型预条件.实验结果表明,文中提出的并行化方法普遍优于加性Schwarz并行化方法.

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用DES数值模拟分离绕流中的旋涡运动 邓枫, 伍贻兆, 刘学强 2008, 25(6): 683-688.  摘要 ( )   PDF(456KB) ( )   脱体涡模拟(Detached-Eddy Simulation,DES)是近年来出现的一种结合雷诺平均方法和大涡数值模拟两者优点的湍流模拟方法.采用基于Spalart-Allmaras方程模型的DES方法,数值求解Navier-Stokes方程,模拟绕流发生分离后的旋涡运动.其中空间区域离散采用有限体积法,方程空间项和时间项的数值离散分别采用Jameson中心格式和双时间步长推进方法.通过模拟圆柱绕流以及翼型失速绕流,观察到了与物理现象一致的旋涡结构,得到与实验数据相吻合的计算结果.

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翼型前缘分离流动在等离子体激励器控制下的响应 薛帮猛, 杨永 2008, 25(6): 689-693.  摘要 ( )   PDF(362KB) ( )   将等离子体对中性气体的作用模型化为彻体力矢量,采用DES(Detached Eddy Simulation)和DDES(Delayed-Detached Eddy Simulation)方法,求解带彻体力源项的Navier-Stokes方程,研究NACA0015翼型16°迎角下,前缘分离流动在等离子体激励器控制下的响应过程.激励器工作后,DDES计算结果显示,分离流动经历一个渐近的再附过程;DES计算因发生网格诱导分离,得到了非定常的响应过程.

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应用GAO-YONG可压缩湍流模式数值模拟RAE2822翼型绕流 闫文辉, 闫巍, 高歌 2008, 25(6): 694-700.  摘要 ( )   PDF(413KB) ( )   应用Gao-Yong可压缩湍流模式,数值模拟RAE2822二维翼型在两种不同来流情况下的跨音速粘性绕流问题.湍流模式的对流项用ROE格式离散,扩散项用中心差分格式离散,空间离散后的控制方程用多步Runge-Kutta显式时间推进格式求解.计算结果预测了翼型表面的压力系数的分布、平均速度剖面、激波的位置、马赫数等值线等情况.同时,对翼型表面激波与边界层相互干扰以及转捩问题进行分析计算,结果表明,Gao-Yong可压缩湍流模式结合适当的数值方法能够成功地模拟翼型跨音速粘性流动.最后,基于Gao-Yong可压缩湍流模式各项异性湍流粘性的机理,初步提出一种预测转捩起始位置的方法.

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用高精度有限差分法模拟烧蚀瑞利-泰勒不稳定性 范征锋, 罗纪生 2008, 25(6): 701-704.  摘要 ( )   PDF(327KB) ( )   求解烧蚀面附近流场的定常解,并以此作为基本流实现用高精度的WENO格式对烧蚀瑞利-泰勒不稳定性的数值模拟.线性增长率与Lindl公式以及线性稳定性分析给出的结果相符合,证明该数值模拟方法的准确性与精度,该方法还具有较好的界面变形捕捉能力.

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间断有限元方法在弹尾超音速喷流计算中的应用 陈二云, 马大为, 乐贵高, 李志刚, 赵继永 2008, 25(6): 705-710.  摘要 ( )   PDF(347KB) ( )   采用间断有限元方法对超音速无粘喷流流动进行数值模拟.将二维双曲守恒方程的间断有限元方法发展到轴对称Euler方程,并就某导弹尾部超音速伴随射流进行数值计算.计算结果与实验照片反映的流动特征吻合较好,与高精度、高分辨率TVD格式的计算结果相比,间断有限元方法的计算结果在轴线反射点附近具有较高的分辨率,表明该方法对激波具有较强的捕捉能力,在激波阵面上不会产生振荡或抹平间断现象.

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纳米尺度绕流现象中流体分子运动行为研究 李印实, 孙杰, 何雅玲 2008, 25(6): 711-717.  摘要 ( )   PDF(480KB) ( )   采用分子动力学模拟方法,研究纳米尺度低Re数(Re=20)条件下,氩流体流过铂(FCC(100))金属圆柱的绕流现象.从流线和速度矢量分布两方面刻画涡的周期性产生、发展和脱落过程.结果显示,一个涡脱落周期大约为0.3 ns,斯特劳哈尔数St约为0.2;时均对称涡的长度是圆柱直径的1.4倍,涡径与圆柱直径相当.从速度场和密度场的角度刻画回流区,并进一步研究典型区域(圆柱中心线附近区域及下游邻近区域)的速度分布特性.

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并行化光滑分子动力学方法及其与分子动力学的耦合 王汉奎, 张雄, 刘岩 2008, 25(6): 718-724.  摘要 ( )   PDF(428KB) ( )   提出光滑分子动力学方法(SMD)的并行化计算方法,编制光滑分子动力学以及光滑分子动力学-分子动力学(SMD-MD)耦合的并行程序,并分析铜纳米单晶的单向拉伸和带裂纹板的拉伸问题.光滑分子动力学在分子动力学基础上引入背景网格,在背景网格点上求解运动方程,由此将控制MD临界时间步长的因素化为背景网格单元尺寸,扩大可用的时间积分步长,缩短总计算时间.通过单晶拉伸和带裂纹板拉伸等较大规模问题的计算,验证方法的正确性.与传统分子动力学相比,SMD和SMD-MD耦合方法可以节约计算时间.

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一种新的海面空气动力学粗糙度方案 沙文钰, 潘玉萍, 朱首贤, 王巨华, 葛苏放, 蔡美琼 2008, 25(6): 725-732.  摘要 ( )   PDF(466KB) ( )   综合利用6个国际海洋观测试验资料,共同验证Charnock参数与无因次粗糙度长度(z0/Hs)对波龄的依赖性,建立粗糙度回归模型,并对其进行显著性和适用性检验,从而导出粗糙度无因子形式与有效波高有关.利用研制的粗糙度方案(SP07)研究充分发展风浪与风区、风时和水深的关系,及粗糙度长度对摩擦速度和波龄的敏感度.把SP07方案引入国际上最先进的计算海气通量的COARE(V3.0)算法中,选择1985年12月在北海的FPN平台上的试验资料,进一步检验SP07方案的适用性.得出目前国际上最先进的O02和TY01方案较高估计了摩擦速度,YT96方案略偏低估计了摩擦速度,文中研制的方案计算结果与实测结果最接近.

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PDF方法模拟钝体驻定的湍流扩散火焰 黄庆, 朱旻明, 叶桃红, 刘明侯, 陈义良, 董刚 2008, 25(6): 733-743.  摘要 ( )   PDF(600KB) ( )   采用标量联合的概率密度函数方法,对钝体驻定的湍流射流扩散Sydney火焰HM1进行数值模拟,结合当地自适应建表方法加速化学反应计算,用修正的LRR-IP雷诺应力模型求解速度场.首次对3种不同规模的甲烷化学反应动力学机理进行研究,并与实验数据进行比较,结果表明,模型和反应机理很好地预测了速度场和标量场的变化及局部熄火现象,而考虑反应机理中的C2化学对火焰HM1的影响不大.

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厚靶D(d,n)3He反应加速器中子源的产额、能谱和角分布 姚泽恩, 杜洪新, 谭新建, 张宇, Tooru Kobayashi, Gerard Bengua 2008, 25(6): 744-748.  摘要 ( )   PDF(245KB) ( )   给出一种计算氘钛厚靶D(d,n)3He反应加速器中子源的产额、能谱和角分布的方法,并发展了一个计算机模拟程序,程序能够计算氘束流能量小于1.0 MeV的中子源的产额、能谱和角分布.计算时使用推荐的D(d,n)3He反应截面数据和来自SRIM-2003程序的氘在氘钛靶中的阻止本领数据.给出一些典型计算结果,包括中子积分产额、中子能谱和角分布.

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一种基于时滞混沌的加密算法 徐淑奖, 王继志, 杨素香 2008, 25(6): 749-755.  摘要 ( )   PDF(417KB) ( )   基于半导体激光时滞混沌映射,提出一种新的加密算法.用Ikeda方程产生的二进制序列掩盖明文,对明文块做依赖于密钥的置换,并用传统的混沌加密方法加密.在每一轮加密过程中,都会用一个与混沌映射、明文和密文相关的随机数对时滞项做微扰,以提高算法的安全性;状态转移函数不仅与密钥相关,而且与本轮输入的明文符号以及上一轮输出的密文符号相关,有效地防止了选择明文/密文攻击.仿真实验表明,该算法可行、有效.